1泡沫的形成和破裂
泡沫是氣體分散在液體中的一種現象,純液體是很難形成泡沫的,只有加入表面活性劑或髙分子化合物之后的水,才能形成比較穩定的泡沫。因此,人們把能產生大量穩定泡沫的物質稱為發泡劑。泡沫產生的條件一是氣液連續充分地接觸(即攪拌條件下);二是發泡速度高于破泡速度。若液體中存在表面活性劑,由于它能被吸附在氣液界面上,在泡沫表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子達
到一定濃度時,氣泡壁就形成一層堅固的層膜,從而使氣泡相對穩定。在液體的容積大于氣體的容積時,泡沫基本是球狀,相互作用不強烈。真正意義上的泡沫應是密集在一起,形狀呈為多面體的泡沫集合體,是由于液體減少而成薄膜的多面體的界面。
造成泡沫破裂的主要原因是液膜的排液和泡內氣體的擴散。氣泡間液膜的排液主要是由受地心引力和氣泡相互擠壓兩個原因引起的。氣泡的擠壓力來源于液體分子間的范德華力和曲面壓力的影響,由于在液膜中有界面的曲率,在平面狀液體(兩泡交界處)內的壓力大于彎曲面(三個泡交界處)內的液體壓力,因此液體從壓力大處向壓力小處排液,使壓力大處液膜變薄,最終將造成液膜破裂。泡
內氣體的擴散是因為小氣泡內的壓力大于大氣泡內的壓力,因此小氣泡會通過液膜向大泡里排氣,使小氣泡變小以至于消失,大泡變大且會使液膜更加變薄,最后破裂。另外液面上的氣泡也會因泡內壓力比大氣壓大而通過液膜直接向大氣排氣,最后氣泡破滅。
在泡沫印花加工中,由于刮刀和軋輥等對泡沫施加的壓力及纖維和毛細管作用使泡沫破裂,染料由于沒有“糊料”的載體,就立即停留在原處,這樣就構成了其精細的印花效果,所以一旦泡沫染液觸及織物,要求盡快破裂,對印花質量是有益的。
2泡沫印花機理與特性
泡沫印花一般過程是在含有染料和助劑的濃溶液中,加入發泡劑,用機械的方法打入空氣,使其發泡形成泡沫,再使其達到一定的粘度,而制成泡沫印花色漿。泡沫色漿用印花機印到織物上以后,一旦和纖維表面接觸,泡內液
如泡沫不穩定在印花前便發生破裂,色漿粘度下降,就無法實現泡沫印花;若泡沫穩定性太高,印花后泡沫在織物上不能均勻地破裂,會給印花質量造成影響。
泡沫印花色漿的粘度與發泡比有密切的關系,發泡比就是發泡后泡沫體積與發泡前液體體積之比,發泡比與泡沫的密度有關,泡沫的密度是泡沫單位體積的重量,用g/mL表示。比如:發泡前液體密度為1g/mL,則空氣含量為零,假設發泡比為10∶1時,說明泡沫中含有9份的空氣和1份液體,其密度為0.1g/mL。發泡比越高,泡沫的密度越低,粘度越高。在印花時,發泡比對獲得滿意的印制效果具有很重要的作用,不同印花方式所需的發泡比也是不相同的,它還受到染料的種類和濃度的影響,發泡比對涂料印制效果的影響,列在表1:
對泡沫的要求也和一般印花色漿一樣,應具有假塑性流體的特性,即剪切應力越大,它的粘度就越小,粘度的減小是泡沫在剪切應力作用下改變了發泡比的關系。泡沫這種流變特性對泡沫印花色漿的應用起著重要作用。一般來說氣泡越小,泡沫越穩定。一定大小的氣泡,印花性能良好,且有良好的機械穩定性和貯藏穩定性。泡沫穩定性除上述因素外,還會受到液體的蒸發、熱、受壓等外界因素的影響,在制備泡沫印花色漿時,就要注意各種化學藥劑、助劑和染料對泡沫體系的干涉影響。
3泡沫印花色漿的制備
泡沫印花色漿的組成,除了和常規印花一樣,含有染料和染料固色所需要的助劑以外,還必需加入一定量的發泡劑、泡沫穩定劑等。使印花色漿發泡有兩種方法:空氣注入法、機械攪拌法或兩者聯合的方法?？諝庾⑷?/div> 泡沫印花時,印花色漿的穩定性是十分重要的,印花色漿放置或向印花機輸送時,印花色漿的粘度必須相當穩定,也就是說發泡比的變化不太明顯,如果發泡比發生明顯變化,對印花顏色的深淺會帶來影響。為此,在采用泡沫體系進行印花時,必須解決印花色漿的這種不穩定性,在制備各種印花色漿時,利用抑制泡沫成長劑是有效手段之一。這種抑制泡沫成長劑的實際應用的商品有:Neodol-25(C8～C12脂族醇,殼牌石油制);AntifoamB(二甲基硅氧烷,道康寧制);Santiszer141(亞磷酸鹽,孟由都制)。使用這種抑制泡沫成長劑,添加量為0.01%～15%,具有能限制超過規定程度的發泡,使發泡比較穩定。添加時間很重要,必須在達到預定發泡比的泡沫組成物中添加,這時抑制劑將膨脹著的泡沫全部表面包覆起來,具有有效地抑制泡沫成長的作用。 4泡沫在涂料印花工藝中的使用 由于節能的需要,國外對泡沫技術在印花生產中的應用很重視,泡沫印花已獲成功,泡沫印花除上述那種泡沫印花色漿中不用膠類和糊料的染料泡沫印花外,還有一種涂料泡沫印花法,TennantsTextilecolours公司在它的英國專利中介紹了一種涂料泡沫印花方法,該專利規定,印花漿泡沫密度不得大于0.7g/mL,其粘度范圍為2~20Pa·s,并認為這個印花方法采用圓網印花技術特別奏效。 涂料泡沫印花漿的制備方法是將含有增粘劑、粘合劑與表面活性劑等的水溶液組成物,在不溶性惰性 液重量加入0.05%～0.5%的海藻酸鈉,它能夠改進泡沫的結構,另外按水溶液重量的0.5%～50%加入十二烷醇,目前尚在研究采用易蒸發掉的發泡劑和穩定劑的課題,深受印花業的關注。 上述配方制成泡沫溶液以后再與涂料色漿混合,制備好的印花色漿,可用圓網印花機印于織物上(如棉織物),印花織物經烘干后在150℃熱處理3min。英國Allieacolloias公司推薦使用增稠劑Alco-printPTF用于涂料泡沫印花,可以產生極穩定的泡沫,可以在圓網印花機上使用。 此色漿混合后其粘度約為5Pa·s,從印漿與倍于體積的空氣混合產生發泡比為5∶1的泡沫,印制效果特別柔軟而清晰(發泡比對涂料印花效果的影響可參見前述表1中的結果)。 5泡沫印花工藝操作中的注意事項 (1)印花前應對印花設備如花筒、圓網、平網徹底加以清洗,除去有消泡作用的火油,以防印制中引起不必要的麻煩。 (2)在平網印花中,色漿應以少量而連續地加入為好,以免在長時間的運轉中產生表面干燥,阻塞篩網孔,刮刀壓力與常規印花相同或略大。 (3)在圓網印花中,色漿輸送管道應光滑,管道不宜過長。 (4)在滾筒印花中,花紋雕刻不宜太深,刮刀應十分鋒利,給漿輥應是短硬毛的。 (5)可使用發泡比相同的貯備漿進行稀釋,但印花前要進行均勻混合。 (6)對未使用的泡沫色漿可貯存2～3天,在貯存前應對保管的泡沫體積作出標記,以便在用前經過簡單攪拌即可重新恢復原來體積。貯存容器應加蓋密封 放于陰涼處,防止因環境溫度升高破壞泡沫體系。 (7)涂料泡沫印花色漿如果控制相同發泡比。一般增加粘合劑用量,印漿粘度會增大,泡 (8)若長時間連續印花,只用一只漿桶供給泡沫色漿時,必須對泡沫色漿進行不斷緩慢攪拌。 (9)防止涂料泡沫色漿接觸酸、堿、酒精等化學物質,以免破壞泡沫體系。 (10)泡沫印花具有比常規印花手感柔軟和表面給色量高等優點,但工業中最大的研究課題是如何保證在整個印制操作中,泡沫密度不發生變化,不然會由于密度的不一致性導致印花色澤深淺不一。 (11)泡沫大小應控制一致,不然會帶來不良的印制效果,印制過程中不讓發泡比上升,否則會引起色淺或拖刀等不良后果。 6參考文獻 〔1〕陳宗淇,戴閩光.膠體化學〔M〕.北京:高等教育出版社,1986 〔2〕王祥榮.紡織印染助劑生產與應用〔M〕.南京:江蘇科學技術出版社,2004法是一種最重要、使用最廣泛的發泡方法,該法是將壓縮空氣通入含有發泡劑和其他助劑的色漿溶液中而產生泡沫。機械攪拌法也是一種最簡單的發泡方法,含有發泡劑的色漿溶液在機械攪拌下,造成液相移動使其氣—液界面急劇地增加而產生氣泡,氣泡移向該體系的上方并使之膨脹形成泡沫。也可采用以上兩種方法的聯合,即攪拌的同時注入空氣,可達到有效而迅速地發泡,可以在較短時間內制備各種類型的泡沫。[pagebreak]氣體存在下攪拌變稠,使其產生泡沫,泡沫體積為原水溶液體積的1.5~3倍。任何水溶性增稠劑均可使用,但最合適的是聚丙烯酸類增稠劑;最適宜的粘合劑為丙烯酸脂與丙烯腈的半交聯乳化液聚合物。表面活性劑(發泡劑)最好用十二烷基硫酸鈉,為了幫助印花漿水溶液產生泡沫,最好要按溶
沫穩定性會提高,若增加增稠劑用量,也會提高泡沫穩定性,它比使用穩定劑效果還顯著,但用量不宜過多,否則會影響泡沫的排液速率。
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